JP2569311B2 - Method and apparatus for improving the accuracy of ion dose - Google Patents
Method and apparatus for improving the accuracy of ion doseInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は，イオン注入に関する。より詳細には，注入
チェンバ内の圧力変動による測定誤差を減少させること
によって，イオン注入ドーズ精度を改良するための方法
および装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to ion implantation. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for improving ion implantation dose accuracy by reducing measurement errors due to pressure fluctuations in the implantation chamber.
イオン注入は，半導体ウェファに不純物ドーパントを
導入させるための標準的な技法になった。Ion implantation has become a standard technique for introducing impurity dopants into semiconductor wafers.
イオンのビームがイオン源で発生され，ターゲットウ
ェファに向けて種々の加速度で方向づけられる。半導体
材料中へのイオン注入によって，種々の集積回路が形成
される。イオン注入システムは典型的には，イオン源，
不所望イオン種を除去しビームを集束させるためのイオ
ン光学系，ターゲット面上へビームを方向づけるための
手段，ならびにウェファを取付け交換するための端部ス
テーションを含む。イオン源と半導体ウェファとの間の
全領域が高真空に維持されて，ガス分子との衝突による
イオンビームの分散が防止される。A beam of ions is generated in an ion source and directed at various accelerations toward a target wafer. Various integrated circuits are formed by ion implantation into semiconductor materials. An ion implantation system typically includes an ion source,
It includes ion optics for removing unwanted ion species and focusing the beam, means for directing the beam onto the target surface, and an end station for mounting and replacing the wafer. The entire area between the ion source and the semiconductor wafer is maintained at a high vacuum, so that dispersion of the ion beam due to collision with gas molecules is prevented.
商用のイオン注入においては，ウェファが分離ロック
を通して真空イオン注入チェンバへ導入され，注入さ
れ，次に分離ロックから取出される。あるシステムにお
いては，ウェファは分離ロック内に留まり，開いたゲー
トバルブを通して注入される。注入に先き立ち，真空チ
ェンバは真空排気システムによって所定のベースライン
圧力レベルに維持される。分離ロックを通してウェファ
をチェンバに導入するときに，ウェファとともに導入さ
れるガスおよびウェファとロックの表面の脱ガスによっ
て，チェンバ圧力が実質的に増大する。イオンビームが
ウェファに適用されるときにも，他の原因によって圧力
増大が起こる。その原因のひとつはチェンバ内のイオン
ビームの存在であり，もうひとつはイオンビーム衝撃に
よりウェファから叩き出された粒子である。圧力増大に
より生じたガスは，真空排気システムによって除去され
る。その圧力除去の速度は，後述するような種々のファ
クターによって決定される。イオン注入装置のスループ
ットを高めるためには，ベースラインレベルに圧力が下
がるまで待つことは実際的でない。代表的には，ベース
ライン圧力より高い圧力でイオン注入が実行される。か
くして，ウェファがチェンバ内へ導入された直後から注
入が開始され，注入が進行している際にチェンバ圧力が
漸減する。In commercial ion implantation, a wafer is introduced into a vacuum ion implantation chamber through a separation lock, implanted, and then removed from the separation lock. In some systems, the wafer remains in the isolation lock and is injected through an open gate valve. Prior to injection, the vacuum chamber is maintained at a predetermined baseline pressure level by an evacuation system. As the wafer is introduced into the chamber through the isolation lock, the gas introduced with the wafer and the outgassing of the wafer and lock surfaces substantially increase the chamber pressure. When the ion beam is applied to the wafer, pressure build-up also occurs for other reasons. One of the causes is the presence of the ion beam in the chamber, and the other is particles hit from the wafer by the ion beam impact. The gas generated by the pressure increase is removed by the evacuation system. The rate of pressure relief is determined by various factors as described below. To increase the throughput of the ion implanter, it is not practical to wait until the pressure drops to the baseline level. Typically, ion implantation is performed at a pressure higher than the baseline pressure. Thus, the injection begins immediately after the wafer is introduced into the chamber, and the chamber pressure gradually decreases as the injection proceeds.
小型集積回路の製作においては，所定のデバイス性能
を得るために，精度良く測定した量の不純物ドーパント
を注入することが重要である。イオン注入装置は慣習的
に，ファラデー集電システムを用いてイオンドーズ量を
測定する。そのような装置においては，ウェファがファ
ラデーケージ内に位置されて，そのケージがイオンビー
ム中の荷電粒子を検出する。ウェファへ適用された全イ
オンドーズ量の測定値を得るために，測定が全時間にわ
たって積分される。In the manufacture of small-sized integrated circuits, it is important to implant a precisely measured amount of impurity dopant in order to obtain a predetermined device performance. Ion implanters conventionally measure the ion dose using a Faraday current collection system. In such an apparatus, a wafer is positioned in a Faraday cage, which detects charged particles in the ion beam. The measurements are integrated over time to obtain a measure of the total ion dose applied to the wafer.
しかしながら，ファラデーシステムの精度は，圧力に
敏感である。真空チェンバー内の残余ガスが，ビーム中
のイオンと衝突することによって測定誤差をもたらす。
これらの衝突が起こると，ビーム中のいくつかのイオン
が中性化する。ファラデーシステムは電荷を持ったドー
パント原子のみを計数するので，イオンビームの中性化
部分を測定できずに，ドーズ量誤差が生ずる。この誤差
の程度は，中性化衝突の数，従ってチェンバ圧力に依存
する。However, the accuracy of the Faraday system is sensitive to pressure. The residual gas in the vacuum chamber collides with the ions in the beam, causing measurement errors.
When these collisions occur, some ions in the beam are neutralized. Since the Faraday system counts only charged dopant atoms, the neutralized portion of the ion beam cannot be measured, resulting in a dose error. The extent of this error depends on the number of neutralization collisions and thus on the chamber pressure.
イオン注入は通常，ターゲットウェファとともに導入
されたガスの真空排気中に実行される。従って，圧力が
変化してドーズ量誤差の程度が変動する。様々なファク
ターにより，注入中の時間の関数としての圧力レベルが
予期できないものになる。これらのファクターは以下の
ようなものである。Ion implantation is typically performed during evacuation of the gas introduced with the target wafer. Therefore, the pressure changes and the degree of the dose error varies. Various factors make the pressure level as a function of time during the injection unpredictable. These factors are as follows.
１）圧力は，ビーム電流とともに変化する。1) Pressure changes with beam current.
２）圧力は，多くの理由によって変化する真空ポンプ速
度に依存する。2) The pressure depends on the vacuum pump speed which changes for many reasons.
３）真空チェンバへの不所望の漏れが，圧力・時間曲線
に変化をきたす。3) Undesirable leakage into the vacuum chamber causes a change in the pressure-time curve.
４）水蒸気などのウェファの脱ガス，およびウェファに
塗布したフォトレジストマスク層による特定の脱ガス。4) Degassing of the wafer such as water vapor and specific degassing by a photoresist mask layer applied to the wafer.
５）注入時間が，最終到達圧力に影響する。5) The injection time influences the ultimate pressure.
６）チェンバの汚れが圧力変動をもたらす。6) Dirt in the chamber causes pressure fluctuations.
注入中のチェンバ圧力が上のようなファクターに依存
して変化し，それにより実際のドーズ量と測定ドーズ量
との間の誤差が変化する。従来において，チェンバ圧力
に対する感度を減少させたファラデーシステムが提案さ
れた。しかしながら，ファラデーシステムの仕様に関係
なくドーズ量精度を改良することが望まれていた。The chamber pressure during the injection varies depending on factors such as those described above, thereby changing the error between the actual dose and the measured dose. Conventionally, a Faraday system that has reduced sensitivity to chamber pressure has been proposed. However, it has been desired to improve the dose accuracy regardless of the specifications of the Faraday system.
本発明の目的は，新規なイオン注入装置および方法を
提供することである。An object of the present invention is to provide a novel ion implantation apparatus and method.
他の目的は，イオン注入される不純物ドーズ量の精度
を改良した方法および装置を提供することである。It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for improving the accuracy of the dose of an impurity to be implanted.
他の目的は，イオン注入中の圧力変動を減少させるた
めの方法および装置を提供することである。Another object is to provide a method and apparatus for reducing pressure fluctuations during ion implantation.
本発明に従って上記の目的を達成するイオン注入装置
は，以下の手段から成る。According to the present invention, an ion implantation apparatus that achieves the above object includes the following means.
処理チェンバ； ベースライン圧力へとチャンバを排気するための排気
手段； チェンバ内へ被加工物を導入する手段であって，チェ
ンバ圧力の不所望の増大をもたらしてしまう手段； 正電荷イオンのビームを被加工物へと方向づけるため
の手段；並びに 被加工物導入後のチェンバ内の圧力を，前記ベースラ
イン圧力より高圧の所定の中間圧力範囲内に制御するた
めの手段であって，注入中の圧力変動を減少させるため
の圧力制御手段。Exhaust means for evacuating the chamber to a baseline pressure; means for introducing a workpiece into the chamber which results in an undesirable increase in chamber pressure; Means for directing to the workpiece; and means for controlling the pressure in the chamber after introduction of the workpiece within a predetermined intermediate pressure range higher than the baseline pressure, wherein the pressure during injection is Pressure control means to reduce fluctuations.
さらに本発明に従って，以下の段階から成るイオン注
入方法がもたらされる。Further according to the present invention, there is provided an ion implantation method comprising the following steps.
処理チェンバをベースライン圧力への排気する段階； チェンバ内へ被加工物を導入する段階であって，チェ
ンバ圧力の不所望の増大をもたらしてしまう段階； 正電荷イオンのビームを被加工物へと方向づける段
階；並びに 被加工物導入後のチェンバ内の圧力を，前記ベースラ
イン圧力より高圧の所定の中間圧力範囲内に制御して，
注入中の圧力変動を減少させる圧力制御段階。Evacuating the processing chamber to a baseline pressure; introducing the workpiece into the chamber, resulting in an undesirable increase in chamber pressure; and delivering a beam of positively charged ions to the workpiece. Orienting; controlling the pressure in the chamber after the introduction of the workpiece within a predetermined intermediate pressure range higher than the baseline pressure;
Pressure control step to reduce pressure fluctuations during injection.
本発明に従った逐次イオン注入システムのための端部
ステーションが，第１図に簡略的に示されている。イオ
ン源で発生したイオンビーム10が，代表的には10〜200k
eVの所望のエネルギに加速され，運動量分析されて不所
望のイオン種が除去され，ターゲットウェファの平面上
に集束される。イオン源および諸々のイオン光学素子を
符号８で示す。１度に１枚のウェファに注入する逐次シ
ステムにおいては，ウェファの全面積にわたってイオン
ビームが静電走査され，単位面積当たりの一様注入量が
もたらされる。他のシステムは，ウェファの機械的走査
又は機械的走査とビーム偏向の双方を利用することによ
り，イオン注入量を分散させている。走査技術は本発明
に関係が無い。イオンビーム10を発生させるシステム
は，当分野で周知であり，イオン注入装備として入手可
能である。イオン源からウェファまでのイオンビームが
進行する全領域は，真空チェンバ12によって包囲されて
いる。チェンバ12は，真空排気システムにより排気され
る。端部ステーションは，真空ポンプ14により排気され
る。半導体ウェファは，分離ロック16を通して真空チェ
ンバ12中に導入される。ウェファは，イオンビーム10に
より処理されて，分離ロック16を通ってチェンバから取
出される。半導体ウェファ20がウェファハンドラー22に
よってカセットウェファホルダー（図示せず）から持ち
上げられて，チェンバドア24にクランプされる。チェン
バドア24は，ドアコントロール26により分離ロック16に
シールされる。ロック16は次に荒引きポンプ30により排
気される。そしてロック16と真空チェンバ12との間のゲ
ートバルブ32が開けられる。ウェファハンドリングシス
テムの動作は，米国特許第4,449,885号に詳細に記載さ
れている。本システムには，注入サイクル中以外にビー
ムがターゲットウェファに到達することを防止するため
のビームゲート（図示せず）が設けられる。An end station for a sequential ion implantation system according to the present invention is shown schematically in FIG. The ion beam 10 generated by the ion source is typically 10 to 200k
Accelerated to the desired energy of eV, momentum analysis removes undesired ion species and focuses on the plane of the target wafer. The ion source and various ion optical elements are indicated by reference numeral 8. In a sequential system in which one wafer is implanted at a time, the ion beam is electrostatically scanned over the entire area of the wafer, resulting in a uniform implant per unit area. Other systems use mechanical scanning of the wafer or both mechanical scanning and beam deflection to distribute the ion implantation dose. The scanning technique is not relevant to the present invention. Systems for generating the ion beam 10 are well known in the art and are available as ion implantation equipment. The entire area where the ion beam travels from the ion source to the wafer is surrounded by the vacuum chamber 12. The chamber 12 is evacuated by a vacuum evacuation system. The end station is evacuated by a vacuum pump 14. The semiconductor wafer is introduced into the vacuum chamber 12 through the separation lock 16. The wafer is processed by the ion beam 10 and removed from the chamber through a separation lock 16. The semiconductor wafer 20 is lifted from a cassette wafer holder (not shown) by the wafer handler 22 and clamped to the chamber door 24. The chamber door 24 is sealed to the separation lock 16 by a door control 26. The lock 16 is then evacuated by the roughing pump 30. Then, the gate valve 32 between the lock 16 and the vacuum chamber 12 is opened. The operation of the wafer handling system is described in detail in US Pat. No. 4,449,885. The system is provided with a beam gate (not shown) to prevent the beam from reaching the target wafer except during the injection cycle.
ファラデー集電システム36が取付けられて，開口40を
通るイオンビーム10を受ける。ウェファ20は，ファラデ
ーシステム36の下流端に位置され，集電表面の一部を形
成する。ファラデーシステム36は，真空チェンバ12から
電気的に分離され，ドーズ測定システム42に接続されて
いる。ファラデーシステム36は，イオンビーム中の電荷
を感知してそれを電流に変換する。ドーズ測定システム
42によって電流が感知され時間で積分され，ウェファ20
内に注入された蓄積不純物ドーズ量の測定値がもたらさ
れる。代表的には，予め定めた注入量（ドーズ量）に達
したときに，ウェファのイオン注入が自動的に終了され
る。注入終了後を決定するために測定したドーズ情報に
誤りがあると，ターゲットウェファ内の実際のドーズ量
にも誤差が生じる。小型集積回路デバイスの製作にあた
っては，期待するデバイス性能をひき出すために高度の
ドーズ精度が必要となる。ゆえに，ドーズ測定の誤差を
減少することは，重要な目的である。A Faraday current collection system 36 is mounted to receive the ion beam 10 through the aperture 40. The wafer 20 is located at the downstream end of the Faraday system 36 and forms part of the current collecting surface. The Faraday system 36 is electrically separated from the vacuum chamber 12 and connected to a dose measurement system 42. The Faraday system 36 senses charge in the ion beam and converts it into a current. Dose measurement system
The current is sensed by 42 and integrated over time,
A measurement of the amount of accumulated impurity implanted into the substrate is provided. Typically, when a predetermined implantation amount (dose amount) is reached, ion implantation of the wafer is automatically terminated. If there is an error in the dose information measured for determining after the end of the injection, an error also occurs in the actual dose amount in the target wafer. When manufacturing small-sized integrated circuit devices, a high degree of dose accuracy is required to obtain expected device performance. Therefore, reducing dose measurement errors is an important goal.
ドーズ測定値の精度に影響を与える変数の１つとし
て，注入チェンバ内の圧力がある。ビーム内のイオンと
残余ガス分子との衝突によって中性原子が生み出され，
それはファラデーシステムにより計数されないが，ター
ゲットウェファに注入されてウェファ特性に影響を与え
る。ゆえに，中性化衝突が，ドーズ測定値に誤差を生ず
る。その程度は，残余ガスの増大につれて増大する。あ
る特定の圧力レベルおよびイオンビーム電流に対して，
ドーズ測定値に補正ファクターを付加することができ
る。しかしながら，イオン注入装置の代表的動作におい
て，注入中に圧力が変化する。このため，補正ファクタ
ーを使用しても，実時間で誤差を補償することは不可能
である。One of the variables that affects the accuracy of the dose measurement is the pressure in the injection chamber. Neutral atoms are created by collisions of ions in the beam with residual gas molecules,
It is not counted by the Faraday system, but is injected into the target wafer and affects the wafer properties. Therefore, neutralization collisions cause errors in dose measurements. The degree increases as the residual gas increases. For a particular pressure level and ion beam current,
A correction factor can be added to the dose measurement. However, in typical operation of an ion implanter, the pressure changes during implantation. For this reason, even if the correction factor is used, it is impossible to compensate for the error in real time.
従来技術によるイオン注入中の圧力変化を第２図のグ
ラフに示す。ベースライン圧力PBは，長時間の真空排気
システムの運転の後に真空チェンバ12内で得られる圧力
レベルである。時刻t1のときに，ゲートバルブ32が開い
てウェファを注入に晒す。このときに，分離ロック16か
らのガスの流入によって圧力がレベルPAまで急速に上昇
する。次に第２図の曲線50で示すように，真空ポンプ14
の動作により圧力が平衡に達するまで減少する。この間
にウェファが注入され，ドーズ量がドーズ測定システム
42によってモニターされる。時刻t1からt2までの間の曲
線50で示される圧力はイオン注入のために許容できる範
囲内にあると，仮定している。もしそうでないとする
と，圧力が許容レベルに下がるまで，注入の開始を遅ら
せる必要がある。時刻t2において，注入が完了し，ウェ
ファ交換のためにゲートバルブ32が閉じる。時刻t3にお
いて，ゲートバルブが再び開いて新しいウェファがイオ
ン注入に晒される。このようにイオン注入中に圧力が変
化するので，時間によってドーズ量誤差が変化すること
がわかる。The pressure change during ion implantation according to the prior art is shown in the graph of FIG. Baseline pressure P B is the pressure levels obtained by a vacuum chamber within 12 after operation of long vacuum pumping system. At time t 1, exposing the implanted wafer gate valve 32 is opened. At this time, the pressure by the inflow of gas from the separation lock 16 rises rapidly to a level P A. Next, as shown by the curve 50 in FIG.
The pressure decreases until equilibrium is reached. During this time, the wafer is injected and the dose is measured
Monitored by 42. When the pressure represented by the curve 50 between the time t 1 to t 2 are within the acceptable range for the ion implantation, it is assumed. If not, the start of infusion must be delayed until the pressure drops to an acceptable level. In time t 2, the injection is completed, the gate valve 32 is closed for the wafer exchange. At time t 3, the new wafer gate valve is opened again subjected to ion implantation. Since the pressure changes during the ion implantation as described above, it can be seen that the dose error changes with time.
さらに，実際はチェンバ内の圧力は，注入中に必ずし
も曲線50に従わない。圧力−時間曲線は，チェンバ内の
ガスの量および真空排気速度の両方に依存する。排気速
度は，長期間の経年効果を除いては，大体一定である。
しかしながら，ガスの量は，ビーム電流，チェンバ漏
れ，ウェファの脱ガス，チェンバの脱ガスおよび分離ロ
ックからのガス流入に依存する，これらの要素は全て，
ある程度変化する。この変化の程度を，第２図の曲線中
に示す。すなわち,2番目のウェファの注入中の圧力にあ
らわれている。ゲートバルブが開いた後の初期圧力は，
その前のウェファのときの圧力よりも高い。それは，よ
り多くのガスが流入するからである。さらに，ビームが
ウェファに適用されるときに，圧力の急上昇54が起こっ
ている。これは，ウェファ上にフォトレジストマスキン
グ層が存在することによる。フォトレジストの脱ガス効
果は，当業者にとって周知である。ゆえに，曲線52は曲
線50に比較して上方にシフトしており，その結果ドーズ
測定値誤差が異なってくる。Further, in practice, the pressure in the chamber does not necessarily follow curve 50 during injection. The pressure-time curve depends on both the amount of gas in the chamber and the pumping speed. The pumping speed is approximately constant, except for long-term aging effects.
However, the amount of gas depends on the beam current, chamber leakage, wafer degassing, chamber degassing and gas inflow from the separation lock.
It changes to some extent. The extent of this change is shown in the curve in FIG. That is, the pressure during injection of the second wafer appears. The initial pressure after the gate valve opens is
It is higher than the pressure of the previous wafer. That is because more gas flows in. In addition, a pressure surge 54 occurs when the beam is applied to the wafer. This is due to the presence of a photoresist masking layer on the wafer. The degassing effect of photoresist is well known to those skilled in the art. Thus, curve 52 is shifted upward relative to curve 50, resulting in a different dose measurement error.
本発明に従えば，ウェファのイオン注入中のチェンバ
内の圧力が，予め定めた中間圧力レベルPCより低くなる
ことが防止される。レベルPCは，ベースライン圧力PBよ
りも高い。第３図を参照すれば，圧力PCは，ベースライ
ン圧力PBと，ゲートバルブ32が開いた後の圧力PAとの間
の中間である。ゲートバルブ32を開けた後に，真空ポン
プ14によってチェンバ圧力がPCまで減圧される。好適に
は，チェンバ圧力がレベルPCに達するまで注入が開始さ
れない。あるいはある程度のドーズ量誤差が許される場
合には，チェンバ圧力がレベルPCに達する前に注入が開
始される。注入が終了するまで，圧力が予め定めた範囲
内でレベルPCに制御される。ゆえに，上述のような圧力
変動がかなり制限される。According to the present invention, the pressure in the chamber during ion implantation of the wafer is prevented from lower than the intermediate pressure level P C a predetermined. Level P C is greater than the baseline pressure P B. Referring to Figure 3, the pressure P C is the baseline pressure P B, which is an intermediate between the pressure P A after the gate valve 32 is opened. After opening the gate valve 32, chamber pressure by the vacuum pump 14 is reduced to P C. Preferably, injection is not started until the chamber pressure reaches a level P C. Or if certain dose error is allowed, the injection is started before the chamber pressure reaches a level P C. Until injection is completed, the pressure is controlled to a level P C within a predetermined range. Therefore, the above-mentioned pressure fluctuation is considerably limited.
圧力をレベルPCに維持するための装置を第１図に示
す。制御可能な真空バルブ60が，真空チェンバ12と真空
ポンプ14との間の導管に接続されている。真空バルブ60
は，チェンバ12と真空ポンプ14との間のガス流量を制御
するための手段を含む。本実施例においては，真空バル
ブ60は，羽根62を有する。羽根62は，真空ポンプ14への
ガスの流入を阻止するように回転でき，また自由なガス
流通を可能にするようにも回転可能である。羽根62の位
置は，バルブモータ64により制御される。真空バルブ60
の一例として,MKSインスツルメント・インコーポレイテ
ッドから市販されている253型排気バルブを挙げること
ができる。イオンゲートなどの圧力センサ66が接続され
て，チェンバ12内の圧力を測定する。圧力測定値を表わ
す信号がバルブコントローラ70に供給される。バルブコ
ントローラ70は，ドーズ測定システム42からのエネイブ
ル入力を受ける。エネイブル入力によって，チェンバへ
のウェファ導入後のコントローラ70の動作が可能にな
る。注入完了後には，コントローラ70は禁止される。圧
力設定レベル入力が，圧力制御レベルPCを確立する。中
間圧力レベルPCは，線形制御システムにより一定値に制
御可能である。あるいはレベルPCは，在来の制御技術に
より，所定の上限値と下限値との間の範囲内に制御する
ことも可能である。The device for maintaining the pressure level P C shown in Figure 1. A controllable vacuum valve 60 is connected to the conduit between the vacuum chamber 12 and the vacuum pump 14. Vacuum valve 60
Includes means for controlling the gas flow between the chamber 12 and the vacuum pump 14. In this embodiment, the vacuum valve 60 has a blade 62. The blades 62 can rotate to prevent gas from flowing into the vacuum pump 14 and can rotate to allow free gas flow. The position of the blade 62 is controlled by a valve motor 64. Vacuum valve 60
One example is a 253 type exhaust valve commercially available from MKS Instruments Inc. A pressure sensor 66 such as an ion gate is connected to measure the pressure in the chamber 12. A signal representing the pressure measurement is provided to valve controller 70. The valve controller 70 receives an enable input from the dose measurement system 42. The enable input allows operation of the controller 70 after introduction of the wafer into the chamber. After the injection is completed, the controller 70 is prohibited. Pressure setting level input establishes a pressure control level P C. Intermediate pressure level P C can be controlled to a constant value by the linear control system. Alternatively level P C is the conventional control techniques, it can be controlled within a range between the predetermined upper and lower limits.
動作にあたり，バルブコントローラ70が，圧力センサ
66からチェンバ内の圧力を表わす信号を受け取る。圧力
信号は，所望の圧力PCを表わす参照レベルと比較され
る。チェンバ内の圧力が参照レベルよりも高いときに
は，バルブコントローラ70がバルブモータ64へと信号を
もたらし，それによりチェンバ12の真空排気が最大にな
る。圧力がPCに達すると，バルブコントローラ70がバル
ブモータ64へ信号を供給して羽根62を部分的に閉じ，そ
れにより真空ポンプ14へのガスの流入が制限される。バ
ルブ60は完全に閉鎖されるわけではない。なぜなら，チ
ェンバへ漏れて入ってきたガスや脱ガスによるガスを除
去する必要があるからである。圧力制御装置は，イオン
注入サイクルの残りの間，チェンバ内の圧力をレベルPC
に維持する。圧力制御装置は，ウェファが注入されてい
ないときには禁止されている。それにより圧力がベース
ラインレベルPBになり得る。上記の実施例においては，
ベースライン圧力PBは５×10-7トールの程度であり，中
間圧力PCは２×10-6〜４×10-6トールの範囲内である。
しかしながら，ベースライン圧力PBおよび中間圧力P
Cは，本発明に従って所望のどんな値にも設定可能であ
る。In operation, the valve controller 70 uses a pressure sensor
A signal representing the pressure in the chamber is received from 66. The pressure signal is compared to a reference level representing a desired pressure P C. When the pressure in the chamber is above the reference level, the valve controller 70 provides a signal to the valve motor 64, thereby maximizing the evacuation of the chamber 12. When the pressure reaches P C, closing the blade 62 partially valve controller 70 supplies a signal to the valve motor 64, whereby the inflow of gas into the vacuum pump 14 is limited. Valve 60 is not completely closed. This is because it is necessary to remove gas leaking into the chamber and gas resulting from degassing. The pressure control device, for the remainder of the ion implantation cycle, the level of pressure in the chamber P C
To maintain. Pressure control is prohibited when the wafer is not being injected. Whereby the pressure can be a baseline level P B. In the above example,
Baseline pressure P B is the degree of 5 × 10 -7 Torr, the intermediate pressure P C is in the range of 2 × 10 -6 ~4 × 10 -6 Torr.
However, the baseline pressure P B and the intermediate pressure P
C can be set to any desired value according to the present invention.
第３図に示すように，注入中の圧力は大体一定に維持
される。ゆえに，所定の圧力レベルPCについてのドーズ
量補正値を計算しあるいは経験により決定することがで
き，それをドーズ量測定値に加算する。これにより，ド
ーズ測定の精度を高めることができる。従ってウェファ
の実際のドーズ量の精度を高めることができる。As shown in FIG. 3, the pressure during the injection is kept substantially constant. Thus, it is possible to determine by calculation to or experienced dose correction value for a given pressure level P C, adds it to the dose measurement. Thereby, the accuracy of the dose measurement can be improved. Therefore, the accuracy of the actual dose amount of the wafer can be improved.
これまで特定の実施例によってのみ本発明を説明して
きたけれども，本開示に鑑みて本発明に基づく無数の変
化がなされ得ることは，当業者にとって明白であろう。
そういう変化は，本発明の範囲内に包含される。故に本
発明は広く解釈されるべきであり，その権利範囲及び真
意は特許請求の範囲によって限定する。Although the present invention has been described only by way of specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications based on the present invention can be made in light of the present disclosure.
Such changes are included within the scope of the present invention. Therefore, the present invention should be construed broadly, the scope and spirit of which are limited by the appended claims.
第１図は，本発明に従った装置の簡略ダイアグラム図で
ある。 第２図は，従来のイオン注入装置の圧力・時間曲線であ
る。 第３図は，第１図の装置の圧力・時間曲線である。 〔主要符号の説明〕 ８……イオン源等 10……イオンビーム 12……真空チェンバ 14……真空ポンプ 16……分離ロック 20……半導体ウェファ 22……ウェファハンドラー 24……チェンバドア 26……ドアコントロール 30……荒引きポンプ 32……ゲートバルブ 36……ファラデー集電システム 40……開口 42……ドーズ測定システム 60……真空バルブ 62……羽根 64……バルブモータ 66……圧力センサ 70……バルブコントローラFIG. 1 is a simplified diagram of the device according to the invention. FIG. 2 is a pressure-time curve of a conventional ion implantation apparatus. FIG. 3 is a pressure-time curve of the apparatus of FIG. [Explanation of Main Symbols] 8 ... Ion source etc. 10 ... Ion beam 12 ... Vacuum chamber 14 ... Vacuum pump 16 ... Separation lock 20 ... Semiconductor wafer 22 ... Wafer handler 24 ... Chamber door 26 ... Door control 30… Roughing pump 32… Gate valve 36… Faraday current collection system 40… Opening 42… Dose measurement system 60… Vacuum valve 62… Vane 64… Valve motor 66… Pressure sensor 70 …… Valve controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−87746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−116617（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−73671（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-87746 (JP, A) JP-A-56-116617 (JP, A) Real opening Sho-61-73671 (JP, U)
Claims (6)
段と， ベースライン圧力に排気されたチャンバ内へ被処理体を
一枚ずつ導入する手段と， 正電荷イオンのビームを被処理体へと方向づけるための
手段と， 被処理体導入時に上昇したチャンバ圧力を前記ベースラ
イン圧力より高圧の所定の中間圧力範囲内に制御するた
めの手段であって，イオン注入中のチャンバ圧力の変動
を減少させるための圧力制御手段と，から成る装置であ
って， 前記排気手段が真空ポンプから成り， 前記圧力制御手段が， 前記チャンバから前記真空ポンプへのガス流通を制御す
るための複数の羽根車から成るバルブ手段と， 前記チャンバ内の圧力を感知するための感知手段と， 該感知手段に応答して前記バルブ手段をリアルタイムに
制御し，チャンバ内の圧力を前記所定の中間圧力範囲内
の所定の圧力で実質的に一定に維持するためのバルブ制
御手段と， から成ることを特徴とするところの装置。1. An ion implantation apparatus, comprising: a processing chamber; exhaust means for exhausting the chamber to a baseline pressure; and an object to be processed introduced one by one into the chamber exhausted to the baseline pressure. Means for directing the beam of positively-charged ions to the object to be processed; and means for controlling the chamber pressure increased during introduction of the object within a predetermined intermediate pressure range higher than the baseline pressure. A pressure control means for reducing fluctuations in chamber pressure during ion implantation, wherein the exhaust means comprises a vacuum pump, and wherein the pressure control means comprises: Valve means comprising a plurality of impellers for controlling gas flow in the chamber, sensing means for sensing pressure in the chamber, and responsive to the sensing means Valve control means for controlling said valve means in real time to maintain the pressure in the chamber substantially constant at a predetermined pressure within said predetermined intermediate pressure range. .
て，さらに 被処理体に注入された蓄積イオンドーズ量を測定するた
めの手段であって，集電素子を有する測定手段を含む， ところの装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for measuring a dose of the stored ions implanted into the object to be processed, wherein said measuring means includes a current collecting element. Equipment, including.
の装置であって，前記処理チャンバ内の圧力が前記所定
の中間圧力範囲内に制御されるときのみ，イオン注入を
開始するための制御手段から成る， ところの装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the ion implantation is started only when the pressure in the processing chamber is controlled within the predetermined intermediate pressure range. Device comprising control means for the
と， 被処理体導入時に上昇したチャンバ内の圧力を，前記ベ
ースライン圧力より高圧の所定の中間圧力範囲内にリア
ルタイムに制御して，イオン注入中の圧力変動を減少さ
せる圧力制御段階と， から成り， 前記被処理体へのイオン注入中に前記チャンバ内の圧力
が前記所定の中間圧力範囲内の所定の圧力で実質的に一
定に維持されることを特徴とする， ところの方法。4. A method for ion implantation, comprising: evacuating a processing chamber to a baseline pressure; introducing objects to be processed one by one into said chamber; Reducing the pressure fluctuation during ion implantation by controlling the pressure in the chamber, which has risen when introducing the processing object, within a predetermined intermediate pressure range higher than the baseline pressure in real time And controlling the pressure in the chamber to be substantially constant at a predetermined pressure within the predetermined intermediate pressure range during the ion implantation into the object to be processed. , The way.
て，前記圧力制御段階が， チャンバ内の圧力を感知する段階と， 前記感知した圧力に応答して，チャンバから真空ポンプ
へのガス流通を制御し，チャンバ圧力を前記の所定の中
間圧力範囲内に維持する段階と， から成ることを特徴とする， ところの方法。5. The method of claim 4, wherein said controlling the pressure comprises: sensing a pressure in the chamber; and responsive to the sensed pressure, from the chamber to the vacuum pump. Controlling said gas flow and maintaining the chamber pressure within said predetermined intermediate pressure range.
て，さらに 集電素子を用いて，被処理体に注入された蓄積イオンド
ーズ量を測定する段階を含む， ところの方法。6. The method according to claim 5, further comprising the step of measuring a dose of accumulated ions implanted into the object to be processed by using a current collector.
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